Технопарк юрского периода. Загадки эволюции - Александр Александрович Гангнус

Растение по-разному защищается от избытка света. Оно, например, может расположить листья так, чтобы уменьшить освещение их поверхности. Но хлоропласты, зеленые органеллы в клетках листьев, независимо от этих мер, принимаемых организмом в целом, могут сами, как бы чуя, откуда опасность, довольно быстро «переезжать» к тому концу клетки, который подальше от света, и сдвигаться обратно, только свет ослабеет: процесс фотосинтеза поддерживается на довольно постоянном уровне...

Сколько миллионов лет существовал мир самостоятельных органелл, прежде чем, объединившись, они породили амеб,

одноклеточные растения и животных? Для этого этапа эволюции явно не хватает срока жизни Земли, что заставляет одних ученых сомневаться в правильности определения этих сроков, а других - снова обратиться к гипотезе панспермии - повсеместного распространения зародышей жизни в космосе.

Я не хочу успокаивать читателя утешением, что вот-вот все выяснится. Наоборот, размышления над цитоэтологией, поведением на клеточном уровне, -  неизбежно приводят к вопросу об этологии, поведении, в мире больших молекул, процесс передачи наследственности, строительства белков из кирпичиков-аминокислот идет на уровне молекул. Среди ученых не затихает давний спор, считать ли вирусы организмами. Часто вирус -  это одна молекула ДНК или РНК, содержащая в себе крайне бедную наследственную информацию, а потому не слишком сложная, заключенная в чехольчик из нескольких молекул белка. Вирус, безусловно, обладает поведением. Он подходит к клетке-жертве, оставляет снаружи чехольчик, вводит свою ДНК в клетку, переключая этот завод на производство чуждой и пагубной продукции - новых ДНК зловредных вирусов и их белковых «чехольчиков».

Говорят, что вирус не в счет, что он может существовать только как паразит, а потому он потерял весь арсенал признаков, необходимых истинно живому существу. Это, вероятно, так. Но вирусы (и тем более открытые недавно совсем уж простые вироиды) подтверждают тем не менее возможность поведения на молекулярном уровне. Да и есть уже гипотеза, что при сборке первой сложной, ядерной, эукариотической клетки пивной органеллой, ядром, хранилищем наследственной информации, стал именно вирус, возможно даже, изначально болезнетворный, паразит, но в каких-то условиях и в подходящий момент вместо разбоя и жестокого завоевания произошло «приглашение варяга на трон». «Придите княжить и володеть нами»...

В иные времена роль цитоплазмы нынешних клеток для протоорганизмов-органелл играл «первичный бульон» - питательные смеси сложных органических веществ. А еще раньше, когда и органеллы еще только зарождались, молекулярные комплексы, напоминающие вирус, могли взаимодействовать, воспроизводить друг друга, а тем самым весь примитивный «биоценоз» древней лужи, сообщество макромолекул в целом.

Биоценоз... Да, это слово в науке об эволюции живого еще должно занять подобающее ему место. Разве не напрашивается искушение объяснить основную капитальную загадку эволюции - усложнение ее систем -  развитием целого из содружества, а потом и слияния частей? Разве не видим мы мысленно, как примитивные биоценозы, состоящие из взаимодействующих молекул первичных луж, постепенно эволюционируя через молекулярные комплексы, дали начало новой «луже», новому биоценозу предклеток-органелл? Как биоценоз этих разных предклеток, научившихся каким-то образом окружать себя общей оболочкой - мембраной, создал независимую «лужу» -  первую настоящую клетку? Как клетки, научившись двигаться и сосуществовать друг с другом, создали новые биоценозы вроде рифов докембрийского моря -  строматолитов? И как подобные биоценозы постепенно превратились в цельные, истинно многоклеточные организмы? Вроде губок? А затем и всех прочих?

Да и многие нынешние биоценозы эволюционируют в том же направлении. Французский биолог Реми Шовен рассматривает муравейник не только как биоценоз, но и как организм: очень уж высока взаимозависимость и специализация участников этого биоценоза. И. Крылов, отстаивая свое право на биологическую классификацию «фитоценозов» сине-зеленых водорослей-строматолитов, сравнивал эти постройки с постройками более высокоорганизованных рифоустроителей - коралловых полипов. Ясно, что полипы - это отдельные организмы, но они уже не могут существовать друг без друга и своей коллективной постройки. А их сооружения-общежития вполне поддаются классификации, почти как настоящие организмы.

А разве не тот же принцип видим мы в величайшем достижении эволюции, рождении нового социального существа - 1 человечества? С его централизованным фондом информации, с накоплением и интегрированием всех культурных достижений величайших индивидуальностей и цивилизаций?..

И снова сливаются биологический и географический подходы к эволюции нашей планеты. Не вульгарное прямое влияние среды на наследственность, а тончайший механизм многосторонних развивающихся связей биоценоза. Течения, волны, соленость диктовали первым объединениям сине-зеленых формы построек. Но сами постройки требовали -  через естественный отбор - биологической перестройки коллективных членов содружества. А перестроившись, те сами стали определять типовые проекты коллективных скелетов. Возникло что-то вроде первой сверхиндивидуальности. Биоценоз сине-зеленых, цианобактерий перерос в докембрии в биогеоценоз: водоросли стали выделять массу кислорода, начавшего менять лик Земли...

...Вот какие мысли могут возникнуть на защите докторской диссертации по сине-зеленым водорослям...

Империи живого

Не раз пришлось оговаривать, что сам момент, когда из одного эволюционного ствола вырастают две ветви, обычно наименее ясен. Именно эти разветвления, самое интересное для нас, потомков, по разным причинам ускользают от прямого наблюдения в слоях земных. Это называется неполнотой геологической летописи.

Первая большая дивергенция-разветвление произошла еще в «первичной луже», где вещества преджизни, по-разному реагируя друг с другом, усложнялись, соединялись и образовали в какой-то момент (и уж этот момент не мог оставить никаких следов в напластованиях эпох) самые первые организмы. Эти организмы еще ничего не умели -  только пожирать то, из чего они образовались, вещества преджизни. Они уничтожали «промежуточный тип», из которого в принципе могли возникнуть организмы еще раз! Но теперь уж точно не возникнут... Именно поэтому жизнь на Земле могла возникнуть (если она возникла на Земле) только один раз. И зародилась она именно с едоков, Гетеротрофов, неспособных еще к фотосинтезу, самостоятельному извлечению углерода из тогдашней атмосферы.

Так что первая большая дивергенция - это ветвление на живое и неживое - без промежуточного «полуживого» связующего звена между ними (нынешние вирусы и фаги могут служить только приблизительной моделью тех первичных полуорганизмов-полукристаллов, ведь сейчас они способны лишь к паразитическому или вспомогательному симбионтному существованию в организмах настоящих).

Дальше были события в мире первых клеток-прокариот (то есть клеток без ядра). Это были «надцарства», или «империи», бактерий и архебактерий (чтоб не путались с бактериями, их часто называют кратко: археи). В эволюции эти «империи» возникли путем еще одной дивергенции, ветвления (а кто был раньше, пока трудно сказать) около 4 миллиардов лет назад.

He исключено, что были и другие дивергенции, другие «империи», не дожившие в самостоятельном виде до наших дней. Архей и бактерий долго не очень-то различали, между ними много общего, но